郑州大学硕士学位论立摘要长碳链尼龙（如尼龙ｉ１、尼龙１２、和尼龙１２１２）具有强度高、柔韧性好、尺寸稳定性好、耐磨损等优点，因此被广泛应用于机械、电子电器、汽车、信息、航空航天等重要领域。如用于制造汽车用输油管、刹车管、医用软管、高档服装用热熔胶、家用电器等，是目前国内外重点研究发展的方向。在成功开发尼龙１２１２的基础上，我们又开展了用生物发酵的长碳链二元酸合成尼龙１３１１的研究工作。本文的研究工作包括以下几个方面：一、尼龙１３１１的合成；二、尼龙１３１ｌ的物理机械性能与动态力学性能；三、尼龙１３１１的结晶与熔融行为；四、尼龙１３１１的结晶动力学；五、尼龙１３１ｌ的热降解过程与机理｝六、尼龙１３１１的流变行为。主要相关内容及研究结果如下；１．以生物发酵法得到的十三碳二元酸为原料在模拟工业设备上经过脯化（收率为８８％）、胺化（收率为８８％），并与以生物发酵法得到的十一碳二元酸中和成盐（收率为９５％）、聚合（收率为９０．１％）四个步骤合成了新型尼龙１３１１。对合成的中间和终端产品的结构用红外光谱和核磁共振进行了确认。２．将尼龙１３１１粒料用注射机注射成各种标准试样，分别进行物性参数、力学性能、电性能、热性能的测定，其结果列于下表。从下表可以看出，尼龙１３１１具有良好的物理机械性能，其拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲弹性模量等性能和尼龙１２相当，吸水率明显小于尼龙１２；弯曲模量、冲击强度和尼龙１Ｌ相当．断裂仲长率明显高于尼龙１１，同时具有良好的电性能和热性能。综合分析可以看出尼龙１３１１是一种性能优良的新型工程塑料。３．用偏光曼微镜（Ｐ哺）研究了从ｔ。～Ｔ．范围等温熔体结晶时尼龙１３１１的球品形态与生成条件，发现随结晶条件不同，可生成不同形态的结晶。结果显示，在玻璃化转变温度和熔融温度之间，没有观察到正球晶，仅仅观察到放射状负球晶和放射状混和球晶。通过ＤＳＣ对尼龙１３ｌｌ的熔融行为进行了研究。尼龙１３¨样品经过不同的热处理后，其熔融行为发生较大的变化，出现了两个熔融峰，低温熔融峰与等温结晶温度相近，这主要是由于一些高聚物分子链形成的不觌整晶体，其晶体完善程度较差，在熔融过程中，当温度升高到该等温结晶温度时即发生熔融，出现一熔融峰。ｌｌ郑州大学硕士学位论文４．通过Ｉ）ＳＣ方法对尼龙１３１１等温及非等温结晶过程及其动力学进行了研究。结果表明，ＡｖｒａｍＪ方程能够成功地用于尼龙１３１１等温结晶过程研究。确定Ａｖｒａｍｉ指数约为２．０，表明尼龙１３１１在等温条件下结晶主要是二维盘状生长。分别运用Ｊｅｚｉｏｒｎｙ修正的Ａｖｒａｍｉ方程和一种新的方法对尼龙１３１１非等温结晶动力学过程进行了表征，结果显示，非等温结晶过程Ａｖｒａｍｉ指数远大于等温结晶过程，表明非等温条件下尼龙１３１１结晶成核和结晶生长比等温条件下更为复杂，这可能是由于成核机理同时包括均相成核和异相成核所致。与大多数半结晶高聚物不同，尼龙１３ｌｌ结晶过程中二次结晶现象不明显。５．通过ＴＧ对尼龙１３１ｌ的热降解过程和机理进行了研究。在氮气气氛中，尼龙１３１ｌ的热降解过程为一步反应。用Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方法和Ｆｌｙｎｎ—Ｗａｌｌ～Ｏｚａｗａ技术对尼龙１３１ｌ的热降解过程进行了动力学处理，两种方法得到尼龙１３１ｌ的热降解活化能分别为２００．０８ｋＪ／ｍｏｌ和１９４．７６ｋＪ／ｍｏｌ。６．利用ＨＡＡＫＥ平行板和毛细管流变仪对尼龙１３１１熔体的流变行为进行了较为详细的研究。结果发现，尼龙１３ｔｌ熔体呈现明显的剪切变稀行为，其非牛顿流动指数小于ｌ，为假塑性流体。在不同的剪切速率下研究了温度对流动行为的影响，并通过Ａｒｒｅｈｎｉｕｓ方程得到了其表观活化能，结果发现，在较低的剪切速率下，得到的活化能值较高，然而在较高的剪切速率条件下，得到的活化能值较低。在１９０—２１０。Ｃ范围内研究了尼龙１３１１熔体蠕变及其回复行为，结果发现ｉ在线性粘弹区，其蠕变和回复具有明显的时间依赖性，然而当施加的应力超出其线性粘弹区后，熔体发生塑性形变，形变不可回复，表现出与时间无关的特性。为了揭示、尼龙１３１１熔体的粘弹性行为，我们进行了动态测试，通过实验确定其动态线性粘弹区在５０Ｐａ左右，在线性粘弹区内，在较低的应力作用频率下，尼龙１３Ｉｌ熔体表现为弹性行为，随着作用频率的增加，在某一特定频率值时，代表粘性行为的Ｇ”逐渐超过了代表熔体弹性行为的Ｇ’，Ｇ”曲线出现在Ｇ’曲线上方。当所加应力大于线性粘弹区时，－Ｇ”曲线出现在Ｇ’曲线上方，－、熔体永远表现为粘性，复合粘度基本上与横坐标轴保持平行，这就是说，尼龙１３１ｌ熔体在较高的应力作用下接近牛顿流体，呈现牛顿流动行为。同时尼龙１３１１熔体的粘弹行为强烈的依赖于温度和所施加的应力。尼龙１３１１的基本物性参数、力学性能、电性能和热性能，测定结果如下：ＩＩＩ郑州大学硬士宦巯